Pengembangan prototipe sel surya nanokristal ti02 tersensitisasi dye dengan elektrolit padat

Abstract

Dalam penelitian ini dikembangkan sistem sel surya fotoelektrokimia berbasis bahan semikonduktor nanokristal TiO2 dengan elektrolit padat dan dye organik. Sistem sel surya ini mengadopsi fenomena fotosintesis pada tumbuhan, dimana dye klorofil digantikan oleh dye sintesis yang bertindak sebagai penyerap energi cahaya matahari sehingga dibangkitkan elektron dari molekul dye. Struktur sel surya nanokristal TiO2 tersensitisasi dye terdiri dari lapisan nanokristal TiO2 pada substrat kaca TCO (transparent conductive oxide) sebagai elektroda kerja, molekul dye melapisi partikel TiO2, larutan elektrolit mengandung kopel-kopel redoks (Iodide/Triiodide) serta elektroda bantu (counter electroda) berupa substrat kaca berlapis TCO yang diberi lapisan katalis karbon atau platina. Sistem sel surya yang dikembangkan menggunakan elektrolit padat berbasis polimer sebagai matriks yang mengandung kopel redoks I-/I 3, ,untuk mengurangi tingkat degradasi sel surya. Polimer yang digunakan adalah polyethylene glycol (PEG). Disamping itu juga digunakan bahan semikonduktor inorganik tipe-p sebagai konduktor hole (muatan positip) pengganti elektrolit cair, yaitu CUSCN dan CuI. Prototipe sel surya yang berhasil dibuat dengan struktur sandwich memperlihatkanefek fotovoltaik, yaitu konversi energi cahaya menjadi energi listrik secara langsung. Prototipe sel surya dengan elektrolit padat berbasis polimer dapat menghasilkan keluaran tegangan Vmaks yang cukup besar, yaitu 460 mV dengan sumber cahaya matahari. Demikian pula nilai V OC diperoleh cukup signifikan, yaitu 545 mV. Namun demikian nilai arus yang dihasilkan masih kecil,yaitu I maks =95 µA dan Isc =105 µA. Nilai fill factor diperoleh cukup signifikan, yaitu 75 %. Namun karena arus yang dihasilan masih kecil, maka secara keseluruhan kinerja sel surya masih rendah, yaitu dengan efisiensi konversi sebesar 0,51 %. Karakteristik I-V sel surya sudah memperlihatkan pola yang hampir ideal.